【尖子生培优-焦耳定律】九上3.6 非纯电阻电路集锦（电机）

焦耳定律-非纯电阻电路集锦（电机）
1.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（??A ）
A、W=3800J，Q=200J B、W=3800J，Q=3800J
C、W=7200J，Q=200J D、W=7200J，Q=3800J
2．如图所示，电源电压恒为10V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10Ω时，电压表的示数为8V，此时电动机正常工作。若电动机内部线圈的电阻为2Ω，则通电1min电流通过电动机内部线圈产生热量是（　A　）

A．4.8J B．120J C．1920J D．3000J
3.用轻质的细线将4N的物体系在标有3V0.5W的小电动机上，当小电动机接在3V的电源上时，10s内将物体提升了1m，关于该过程，下列说法错误的是(? D )
A.电流做了5J的功 B.消耗了5J的电能
C.只有4J的电能转化了机械能 D.只有4J的电能转化了其他形式能
4．如图是一个玩具汽车上的控制电路，其电动机上的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω。当闭合开关S后，电动机工作，两电压表的示数分别为6V和2V，则电路中的电流 A，电动机的总功率为 W，电动机的机械效率为 。

【答案】0.5、2、87.5%
6．某同学根据如图所示电路进行实验，先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数；后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如表：
利用如表数据计算和分析：

(1)电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功率W1和所产生的热量Q1。
(2)电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2和所产生的热量Q2。
(3)试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
【答案】（1）W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J R=U1/I1=0.2V/0.2A=1
Q1=I12Rt=0.4J
（2）W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J Q2=I22Rt=14.4J
（3）W1=Q1 因为电能全部转化为内能
W2>Q2 因为电能一部分转化为内能一部分转化为机械能

7．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能．已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以10m/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦．物体上升20s的过程中．(g取10N/Kg)，求：
（1）电压表读数；
（2）电流通过线圈产生的热量；
（3）提升物体的有用功；
（4）电动机工作效率．
（5）若提升重物时由于重物太重，电机未能转动，此时电动机易损坏，请说明.

【答案】（1）30伏（2）120焦耳（3）1080焦耳 （4）90%
（5）未能转动时，电能全转变为热能，由于电流过大而烧毁电机

9．如图所示电动机M的线圈电阻为0.5Ω，当S断开时，电流表读数1 A，当S闭合时，电流表读数为3 A。问：(1)电阻R为多大？
(2)电动机的机械功率为多大？
(3)电动机工作2 min，电动机线圈产生了多少热量？

【答案】(1)10Ω (2)90% (3)240J

10．电源电压U=110V保持不变电动机的线圈的电阻R=4欧，不计各处摩擦，不计滑轮重力，当电动机以某一速度向上提质量为10kg重物时，电路中的电流I=5A，（g=10N/kg）求：

（1）电动机线圈电阻R的发热功率；
（2）电流的输出功率；
（3）试从能量转换的守恒的角度，求重物上升的速度大小。
【答案】（1）100W（2）550W（3）0.9m/s

11．一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，且电动机正常工作。
(1)在求电动机正常工作1min所消耗的电能时，有以下两种不同的解法。
小明解：W＝UIt＝2V×0.8A×60s＝96J。
小华解：W＝I2Rt＝(0.8A)2×1Ω×60s＝38.4J。
你认为哪位同学的解法对？请做出判断，并说明理由。
(2)求电动机正常工作1min所转化的机械能。
【答案】 (1)小明的解法对，因为电动机所在电路为非纯电阻电路，即电动机工作时电能会转化为机械能和内能(或电动机的电流与电压、电阻之间的关系不满足欧姆定律)，所以电动机消耗的电能必须根据W＝UIt进行计算；电流产生的热量可根据Q＝I2Rt进行计算，并且W＞Q。
(2)根据小明的解法可知，电动机1min内消耗的电能W＝96J，根据小华的解法可知1min内这台电动机产生的热量Q＝38.4J，所以1min内这台电动机所转化的机械能W′＝W－Q＝96J－38.4J＝57.6J。

12．某同学对录音机中的小电动机用如图电路进行实验研究。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.40V时，电流表的示数为0.20A，此时电动机未转动。当电压的示数为2.0V时，电流表的示数为0.30A，此时电动机匀速转动，求：
（1）电动机线圈的电阻；
（2）电动机转动时消耗的电功率；
（3）电动机转动时产生的机械功率。

【答案】答：（1）电动机线圈的电阻为2Ω；
（2）电动机转动时消耗的电功率为0.6W；
（3）电动机转动时产生的机械功率为0.42W．

13. 新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影。电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg．每个车轮与地血的接触面积为0.01m2．当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V，通过电动机的电流为60A．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求：
（1）该电动汽车此时对地面的压强；
（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率；
（3）该电动汽车电动机线圈的电阻。
【答案】（1）6×105Pa；（2）6.25%；（3）2Ω。

14．小胡有一个电脑插入式微型吸尘器，正常工作时电压为U1=4V，工作电流是I1=1.0A，若把它接入电压为U2=0.4V的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是I2=0.4A，求：
（1）电动机正常工作时的输出功率；
（2）吸尘器的效率；
（3）如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机此时的发热功率（设此时线圈未被烧坏）．
【答案】（1）3w；（2）75%；（3）16w

15．某工地用电动起重机吊起重物，电动机额定电压380V，不计一切摩擦．当电动起重机以v=0.1m/s的恒定速度提升700kg重物时，电路中的电流I=2A（g取10N/kg）．求：（1）对重物做功的机械功率多大？
（2）消耗的总功率多大？
（3）电动机线圈的电阻多大？

【答案】（1）700w （2）760w （3）15Ω

16.小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，利用身边现有的器材，设计了如图电路，测量他感兴趣的一些物理量。电动机的规格“6V，6W”，电源电压为10V，闭合电路中的开关S，调节滑动变阻器至电动机恰好正常工作，若整个电路消耗的电能有50％转化为机械能，请计算：

（1）滑动变阻器接入电路的电阻R是多少欧?电动机的线圈电阻r是多少欧?
（2）电动机的效率为多少?(小数点后面保留一位)
【答案】 （1）解：电动机正常工作，所以U滑=U电源-U电动机=10V-6V=4V，I滑=I电动机==P电动机/U电动机=6W／6V=1A，R滑=U滑=4Ω；电路消耗电能50％转化为机械能，则剩下50％用于电阻发热，即I2(R+r)=50％U电源I，解得R+r=5Ω，则r=1Ω
（2）解：η电动机=P机/（P机+P热)=83.3％

17．用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示。当把滑片移到最左端时，闭合开关S，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图像如图（乙）所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。

（1）电动机是利用 原理制成的
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率
（3）电动机线圈电阻
（4）求电动机正常工作时的机械效率
【答案】（1）通电导体在磁场中受力转动（2）I=1.2A，P=UI=12×1.2=1.44W（3）R=U/I=10欧姆（4）66.7%

18．为探究某电冰箱的工作原理，小金设计了一个模型，如图所示是它的电路图，电源电压为36V，闭合开关后，测得灯泡L的电阻为20欧姆，电路的总电流为3.8A，电动机M线圈的电阻为3欧姆。计算
（1）通过灯泡的电流
（2）电动机M线圈的发热功率
（3）电动机M输出的机械功率

【答案】（1）I=U/R=36/20=1.8A
I热=3.8A-1.8A=2A；P热=I2R线=22×3=12W
（3）P机=UI-I2R线=36×2-12=60W

19．用如图甲的直流电动机来提升重为1N的重物，电源电压恒定不变，闭合开关后，在滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中，电压表和电流表的变化情况如图乙中图线所示。已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动，电流表读数在0.3A时，重物以某一速度匀速上升，不计各种摩擦。
求：（1）电动机的电阻；
（2）电流为0.3A时重物上升的速度。

【答案】（1）R=U/I=0.2V/0.1A=2Ω
（2）V=PJ/F=PJ/G=（PD-PR）/G=（UI-I2R）/G=（3V×0.3A-（0.3A）2×2Ω）/1N=0.72m/s

20．电动汽车因其使用清洁能源而成为现在常用的交通工具。此电动汽车空车质量为2吨，与地面的总接触面积为0.1m2，此电动汽车工作时电动机最大功率为90kW，工作电压为300V，汽车电动机内阻为0.2Ω，g=10N/Kg。求：
（1）空车静止时对水平地面的压强；
（2）电动机工作时最大电流；
（3）电动机正常工作时的最大输出功率。
【答案】（1）P=F/S=G/S=mg/s=2×104Kg×10N/Kg/0.1m=2×106pa
（2）I=P/U=90KW/300V=300A
（3）P热=I2R=（300A）2×0.2Ω=1.8KW，P出=P-P热=90KW-1.8KW=88.2KW

21.图甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05m/s的速度匀速吊起，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图像（不计摩擦、水的阻力及绳重，忽略动滑轮受到的浮力，p水=1.0×103kg/m3 ， g=10N/kg)。请解答下列问题：
?
（1）物体A的体积是多少?
（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机被效率为s0%当电动机物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少?
（3）当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380V，通过的电流为5A，电动机线圈的电阻为多少?（不计电动机内部摩擦）
【答案】（1）1m3 （2）85.7% （3）6Ω